EP0101782A2 - Kleinformatige Kontaktstift-Baugruppe - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a small-sized contact pin assembly for engagement with a socket of approximately circular cross-section.
- the contact pin assembly is intended in particular for the electrical and possibly also mechanical connection of so-called “chips” or IC modules on printed circuit boards.
- the plug sockets are formed by metallized, in particular tin-plated, holes in the printed circuit boards. It is common to put the contact pins in such Insert tinned holes and then solder them on the back, ie the side of the circuit board that is remote from the chip. In addition, attempts have been made to simply insert the contact pins into the metallized holes and to establish the electrically conductive connection without subsequent soldering.
- the difficulty here is that the diameter of these metallized holes fluctuate, in particular because of the manufacturing processes used for the metallization, so that reliable contacting, for example in the case of oversized holes, is unsafe.
- very small voltages may have to be transmitted, it is important to make the contacts with a low voltage drop.
- the invention is based on the object of designing a small-sized contact pin assembly in such a way that it automatically adapts to contact sockets of varying diameter, in particular metallized holes in printed circuit boards, and provides good contact with a correspondingly low voltage drop within the expected tolerance limits of such metallized holes, even if there is no subsequent soldering. Subsequent soldering should not be excluded.
- the contact pin assembly comprises a base pin, the cross section of which is elongated on at least a portion of its length with a long cross-sectional axis, the length of which corresponds approximately to the inside diameter of the socket, and with a shorter cross-sectional axis, and that at least On one of the side faces of the partial section of the base pin perpendicular to the short cross-sectional axis, a contact bending spring running in the longitudinal direction of the base pin is arranged, which is supported on this side face, has a conductive connection to the base pin and is dimensioned for radial electrical contact engagement with the inner circumference of the socket.
- the inside diameter of the socket for example a metallized hole in a printed circuit board
- the inside diameter of the socket is of the order of 1 mm, for example 1.143 mm or 0.889 mm ; both are common sizes in the connection technology of chips and the like on printed circuit boards.
- centering can take place through the partial section with an elongated cross section in the direction of the long cross section axis, while the contact bending spring or preferably two contact bending springs rests or abut elastically on the inner circumference of the plug socket and establishes or establishes good electrical contact.
- the long axis of the elongated cross-section is matched to an average diameter of the plug socket, so that the side surfaces of the section perpendicular to the short cross-sectional axis penetrate into the metal of the smallest possible inside diameters of the plug sockets and, in the case of the largest inside diameters, the inside circumference of the metallization in any case stand close to each other that centering is guaranteed in any case.
- plug sockets in particular tin-plated holes of printed circuit boards with different nominal diameters of, for example, 1.143 mm and 0.889 mm using contact pin assemblies designed according to the invention.
- the measure of claim 2 aims in particular to design the contact bending springs so that their surface pressure on the inner circumference of the socket is sufficient on the one hand to give good electrical contact, but on the other hand is not too large, which result in a shift in the metallization could.
- the measure of claim 5 aims on the one hand to achieve a considerable elastic compliance of the contact bending springs; on the other hand, it is achieved by the measure of claim 5 that when the contact pin assembly is inserted into the socket, the contact pressure increases progressively until the end position is reached, which in turn results in a gentle treatment of the metallization of the socket.
- a sufficient contact pressure is guaranteed according to claim 6, in particular if, at least after the plug connection has been made, both bow ends are supported on the partial section of the base pin in the radial direction, despite the extremely minimal wall thickness of the leaf springs, which are of the order of 5 hundredth to 20 hundredth mm can.
- the measure of claim 7 serves the unimpeded deformation of the contact bending spring with simultaneous radial support at both ends and with simultaneous fixing of the contact bending spring on the base pin.
- Their advantage lies in the fact that when a contact pin assembly is equipped with two contact bending springs, it is not necessary to handle two individual contact bending springs and to attach them individually to the base pin.
- Another drastic advantage is that the connecting part may allow the contact bending spring to be pre-fixed to the base pin before welding or soldering is later used to achieve better contact resistance.
- the latter purpose of prefixing is in particular the measure of claim 12, it being noted that even if only a single contact bending spring is used, the U-shaped connecting part may be advantageous with regard to prefixing.
- the measure of claim 13 aims in particular to keep the outer contour of the fully assembled connector within the inner diameter of the socket.
- the measure of claim 14 aims at a minimal contact resistance between the base pin and the contact bending spring.
- the measure of claim 15 aims at a good osculation of the section on the inner circumference of the socket, on the one hand with a view to an exact centering, on the other hand with regard to gentle treatment of the inner circumference of the socket.
- the measure of claim 16 aims to lower the mechanical insertion resistance when inserting the contact pin assembly into the socket and, in the event that a plurality of connectors are arranged on a chip, to achieve self-centering of the connector pins relative to one another.
- the stop for one displaceable end of the contact bending spring results in the manufacture of the flattened section free of charge.
- the measure of claim 20 again serves the goal of keeping the connector within the outline of the socket.
- the transition shoulder - between the flattened section and the undeformed section of the wire - also simultaneously provides an edge for fixing the U-shaped connecting part in the longitudinal direction of the base pin.
- the curvature of the contact bending spring in the plane perpendicular to the longitudinal direction of the base pin is essential for the spring action. It was found that one can obtain the highest elastic contact pressure of the contact bending springs by the measure of claim 30 and of approximately the same size over the almost entire length of the contact bending springs.
- a further increase in the spring force is achieved by the measure of claim 31, because in this embodiment the end curvatures of the bath tub curvature additionally contribute to stiffening in the sense of achieving increased spring forces.
- the bathtub end curvatures have the advantage that they promote the trouble-free insertion of the base pins into plug sockets without the risk of damaging its metallization.
- the measure of claim 32 ensures an easy attachment of the contact bending springs on the associated side surfaces of the base pin.
- the measure of claim 33 further increases the spring force available for making contact, the design ratios preferably obeying the details of claims 34 and 35.
- the measure of claim 36 provides a substantially eingrabungspicks sliding of the edges of the contact flexure springs on the corresponding side faces of the basic pins in the flat pressing of the K on- clock bending springs by inserting the Gründstatte in the sockets. This burial-free sliding is particularly desirable when there is a requirement that the base pin with its contact bending springs should be able to be inserted several times into a socket.
- the measure of claim 48 aims at the simple and exact processing of the magazine band during the formation of the magazine band and during the further processing of the magazine band.
- the measure of claim 49 shows a preferred embodiment of a magazine belt, the advantage of this measure being in particular that it becomes possible to keep the two ends of the base pins free from overlapping with the carrier belt. This is particularly important because, when installing the base pins by pushing them into a base pin holder, free access to both ends of the base pins is required, since the extremely weak sheet metal strip material from which the contact bending springs and the carrier tape are formed means that no insertion forces are exerted on them Can transfer base pins.
- the measures of claims 50 and 51 aim at further stiffening the magazine band, as well as at a simple breakability of the connecting bands at the given time.
- the measure of claim 52 in turn aims at stiffening the magazine band by stiffening the carrier band, whereby by. Rags but the retraction ability of the magazine tape is retained, which can be useful for storing the magazine tapes between successive processing steps or before final use.
- the U-shaped guide profile makes it easier to guide the magazine belt through the processing machines used in its manufacture and further processing.
- the design of the base pins and contact bending springs according to the invention is of particular importance in the assembly of multilayer printed circuit boards in which conductor tracks run between successive layers, which are cut by the holes passing through the conductor tracks.
- the situation here is that the base pins have to deliver contact force at different heights, depending on the level at which the respective conductor track is located.
- This contact force can in particular be achieved independently of height with that embodiment of contact bending springs in which the contact force is essentially based on the curvature in a section perpendicular to the longitudinal direction of the base pins.
- the measure of claim 48 aims at the simple and exact processing of the magazine band during the formation of the magazine band and during the further processing of the magazine band.
- the measure of claim 49 shows a preferred embodiment of a magazine belt, the advantage of this measure being in particular that it becomes possible to keep the two ends of the base pins free from overlapping with the carrier belt. This is particularly important because, when installing the base pins by pushing them into a base pin holder, free access to both ends of the base pins is required, since the extremely weak sheet metal strip material from which the contact bending springs and the carrier tape are formed means that no insertion forces are exerted on them Can transfer base pins.
- the measures of claims 50 and 51 aim at further stiffening the magazine band, as well as at a simple breakability of the connecting bands at the given time.
- the measure of claim 52 in turn aims at stiffening the magazine band by stiffening the carrier band, the tabs, however, maintaining the rollability of the magazine band, which can be useful for storing the magazine bands between successive processing steps or before final use.
- the U-shaped guide profile makes it easier to guide the magazine belt through the processing machines used in its manufacture and further processing.
- the design of the base pins and contact bending springs according to the invention is of particular importance in the assembly of multilayer printed circuit boards in which conductor tracks run between successive layers, which are cut by the holes passing through the conductor tracks.
- the situation here is that the base pins have to deliver contact force at different heights, depending on the level at which the respective conductor track is located.
- This contact force can in particular be achieved independently of height with that embodiment of contact bending springs in which the contact force is essentially based on the curvature in a section perpendicular to the longitudinal direction of the base pins.
- contact pin assemblies If, for example, IC circuits or chips on printed circuit boards are electrically connected by means of contact pin assemblies according to the invention and in some cases also mechanically fastened, this offers compared to previously known solutions in which chips have been soldered on with their connecting feet. the considerable advantage that individual chips can be easily replaced without the entire printed circuit board having to be thrown away.
- the contact pin assemblies also ensure a vibration-proof mechanical connection.
- Claim 55 includes a first procedure for producing contact pin assemblies in the form of magazine tapes. However, this procedure can only be used if the expected mechanical loading of the base pins allows the recesses necessary for the attachment of the U-shaped connecting pieces on the basic pins, recesses that are necessary so that the U-shaped connecting pieces when inserted into plug sockets do not protrude beyond the outline of the sockets.
- Claim 57 provides a preferred mode of operation which has led to the following consideration:
- the claim 58 contains a preferred procedure for producing the contact pin assemblies in the form of magazine tapes, preferably because on one side the recesses, which in the case of U-shaped connecting pieces on the base pins from the above.
- Reasons would be necessary, not needed and preferably also because you get magazine tapes in which the base pins are exposed at both ends, so that they can be easily further processed, in particular can be easily inserted with one end in the base pin holder in which Appropriate insertion tools are attached to the other end.
- a base pin is designated 10.
- the tapered end of the base pin 10 leading when inserted is designated by 12.
- the base pin 10 is intended for insertion into a plug socket 14, which is formed, for example, by a hole in a printed circuit board 16, this hole being metallized on its inner circumferential surface and optionally also on the edge surrounds.
- the metallization is designated 18.
- the reason pin 10 has - square cross section.
- the cross-sectional diagonal corresponds approximately to the diameter of the plug socket 14.
- Two contact bending springs 20 and 22 are arranged on the base pin 10 in the region of a section A of the length of the base pin 10.
- the base pin 10, as can be seen in particular from FIG. 2, is flattened in the region of the partial section A.
- the flattened cross section can be seen in particular from FIG. 5.
- the flattened elongated cross section in section A has a long axis X and a short axis Y according to FIG. 5.
- the length ratio of the long axis X to the short axis Y is approximately 3: 1.
- the base pin 10 has two side surfaces 24 perpendicular to the short axis Y and two side surfaces 26 perpendicular to the long axis X.
- the side surfaces 26 are to the inner peripheral surface the socket 14 rounded convex.
- the long axis X of the elongated cross section corresponds to the diameter of the socket 14.
- the two contact springs 20 are arranged on the side faces 24. As can be seen from FIG. 5, the leaf springs 20 are curved in cross section so that they concave the side surfaces with their concave side surfaces 20a 24 are facing and with their convex side surfaces 20b of the inner peripheral surface of the socket 14th
- the leaf springs 20 hang in one piece together with a U-shaped connecting part 28, which has a web 28a and two legs 28b. The legs 28b go down into the leaf springs 20.
- the . Web 28a is intended to rest against the base 30a of a notch 30 which is formed in an end section of section A.
- the legs 28b are designed to bear against the side surfaces 24.
- the square cross section of the base pin 10 lies with its corners approximately on the inner circumference of the plug socket 14.
- the U-shaped connecting piece 28 lies within this inner circumference.
- transition shoulders 32 are formed, against which the edges 28c of the legs 28b rest.
- the legs 28b and / or the web 28a are welded to the base pin.
- the arcuate curvature of the leaf springs 20 can be seen from FIG. 3.
- the lower ends 20a of the leaf springs 20 lie against the side faces 24 of the section A.
- the dash-dotted line in Fig. 3 shows the relaxed shape of a leaf spring 20 before insertion into the socket 14. It can be seen that when inserting due to the then occurring essentially elastic flat bending of the leaf springs 20, these have their lower ends 20a shifted on the side surfaces 24 until they come to rest on stop surfaces 34 of the base pin 10.
- the stop surfaces. 34 are formed by transition shoulders between the section A and the lower section C. Adjacent to these stop surfaces 34, lugs 36 are formed by caulking the base pin in the area of section C, behind which the ends 20a of the leaf spring 20 border at least when d: - contact pin assembly is fully inserted into the socket 14. By striking the ends 20a on the stop surfaces 34, the resistance of the leaf springs 20 to radial compression increases considerably, so that a sufficient contact pressure between the leaf springs 20 and the inner peripheral surface of the socket 14 is ensured.
- the embodiment according to FIG. 7 differs from the embodiment of the base pin according to FIG. 2 in that the side surfaces 126 of the partial section A converge at their upper (and also at their lower) end in the direction of insertion indicated by the arrow, so that they converge at Insert smoothly slide over the edge of the socket 114.
- the embodiment according to FIG. 8 finally differs from the embodiment according to FIG. 2 only in that the notch 30 is dispensed with.
- the long axis of the cross section corresponds to a cross section axis of the square cross section - of the subsequent section B.
- subsection A can be formed by flattening between corresponding stamps.
- the leaf springs 20 can be made of phosphor bronze, for example.
- the length of the partial section A corresponds approximately to three times the inner diameter of the plug socket 14 according to FIG. 5.
- the inside diameter of the socket is approx. 1 mm.
- the wall thickness of the leaf springs is approx. 10/100 mm.
- the embodiment according to Figures 9 and 10 differs from that according to Figures 1, 2, 7 and 8 in that the insertion direction is reversed, i.e. that the free ends 220a of the leaf springs 220 advance in the insertion direction.
- the insertion direction is reversed, i.e. that the free ends 220a of the leaf springs 220 advance in the insertion direction.
- they can move in the longitudinal direction of the section A, namely toward the stop surfaces 234.
- the tips 220a of the leaf springs 220 which advance in the insertion direction are rounded or pointed, as can be seen from FIGS. 9 and 13. Catching of the leading tips 220a is also avoided by the fact that, similar to FIG.
- the side surfaces 226 of section A are conical in the insertion direction at the ends leading during insertion, as indicated at 226a, which facilitates the insertion of the contact pin assembly into the socket 214 and prevents entanglement at the inlet of the socket.
- the base pin 210 is preferably made of brass or bronze.
- the leaf springs 220 are made of phosphor bronze or beryllium copper.
- the spring characteristic can also be influenced in this embodiment by the abutment of the spring tips 220a on the abutment surfaces 234 in the sense of a greater suspension hardness.
- FIG. 11 shows the leaf spring assemblies as they come from a punching and bending machine. It can be seen that successive leaf spring assemblies are connected to a connecting strip 250; this connecting strip 250 lies in one plane with the webs 228a.
- the connecting strip 250 is the remainder of a metal band from which the leaf springs 220 have been punched out.
- the legs 228b and the leaf springs 220 have been bent into the shape shown in FIG. 11.
- Embossments 252 are attached to the leg 228b, which facilitate the welding of the legs to the base pin 210 by means of electrical transition welding.
- Transport and / or positioning holes 254 are provided in the connecting strip 250, which facilitate the positioning of the individual contact spring assemblies in relation to the respectively associated base pins in an assembly device. It is possible to perform the stamping and bending of the leaf spring assemblies according to FIG. 11, the shaping of the base pins according to FIGS. 9 and 10 and the assembly of the leaf spring assemblies on the base pins in a single machine.
- a break line 256 is formed on the webs 228a.
- Fig. 12 can be seen in section a device for producing the base pins from a wire with a square cross-section, for example 0.62 mm side length.
- Embossing punches 60 and counter-holding punches 62 are guided in radial channels in a tool guide core 58.
- the tool guide core 58 is enclosed by a control ring 64, the drive lever 66 of which is connected to a drive device.
- Control inserts 68 are attached to the inner circumference of the control ring 64 and act on the embossing and counter-holding punches 60, 62 by means of transfer rollers 70.
- the embossing and counter-stamps can be controlled back either by additional cam elements or by return springs.
- FIGS. 13 and 14 show the working step for forming the lugs 36 with the aid of notch punches 74. After forming the lugs 36, not only is the insertion of the contact pin assembly into the socket easier, but also prevents the free leaf spring ends 20a from being lifted off; This is of particular importance when the contact pin assembly is inserted into the socket with the free spring ends 20 in advance.
- the notch punches 74 produce the lugs 36 by embossing notches 76 into the section C, at the same time the material in FIG. 13 being shifted upwards to form the lugs 36.
- the contact pin assemblies according to the invention are intended in particular for insertion into printed circuit boards, which mostly consist of epoxy resin.
- the conductor tracks run on these printed circuit boards in a certain grid.
- the connection points of the conductor tracks are formed by the internally tinned holes which merge into the conductor tracks at their edge.
- the contact pin assembly according to the invention is inserted into these holes.
- the leaf springs make constant good contact with the printed circuit board even when vibrating, whereby it can be assumed that the leaf springs, even if they are partially plastically deformed when inserted, are still pretensioned on the tinned inner circumferential surface of the There are holes in the circuit board.
- the bevels at 226a in Fig. 10 also prevent the stripping of the tin in the area of the tinned holes in which the side surfaces 226 come to rest, so that an electrical connection can also be expected regularly in the area of the side surfaces 226a, although this is fundamentally not necessary in view of the large-area and elastic contact of the leaf springs 220 with the tinned inner peripheral surfaces of the holes.
- the manufacturing method with the device according to FIG. 12 allows a rapid manufacture of the base pins in mass production. Nevertheless, the required precision is guaranteed by the exact tool movement; Tool expansions are not possible since all movements take place within the control ring 64.
- the power transmission via the rollers 70 ensures the elimination of any play.
- the strip 250 according to FIG. 11 facilitates assembly.
- the welding points are indicated at 78.
- 15 shows a further embodiment of a contact pin assembly; Analog parts are provided with the same reference numerals as in the embodiment according to FIGS. 1 to 6, each increased by the number 300.
- the contact bending springs 320 are designed with a bath-shaped arch 320g, the longitudinal edge regions 320f of which bear against the side surfaces 324. End flanges 320h are attached to the ends of the bathtub-shaped curvature 320 and are fastened to the side surfaces 324 by spot welding points 352. Large elastic contact forces can be transferred to the socket 318 with the bath-shaped bulges 320g.
- the upper section B of the base pin is connected to a wire connection 301 by the wire wrap method.
- the transitions 303 and. 305 of the side surfaces 324 and 326 are carried out as continuously as possible.
- the contact bending springs 320 it is not absolutely necessary to weld the contact bending springs 320 at both ends. With regard to a length compensation when the contact bending springs 320 are pressed together, it is conceivable to provide only one welding point at each end. As can be readily seen, the end curvatures 320i are designed so that they can easily find their way into the socket 318. The rounding of the lower end flange 320h can also favor insertion into the socket 318.
- FIG. 18c which is a section of the continuous image of FIG. 18, a contact can be seen at the left end 15 again.
- Two successive base pins 310 are connected to one another in FIG. 18c by a carrier tape 307.
- the carrier tape 307 is unitary with the contact flexure springs 320, the strength in the F. 18c are designated 320k for the front and 3201 for the back of the base pins; the side surfaces 324 of the front are correspondingly designated 324k and the rear 3241.
- the contact bending spring 3201 is connected to the carrier tape 307 via a first connecting tape 309, which consists of a first tape section 309a and a second tape section 309b.
- the plane of the carrier tape 307 is parallel to the longitudinal axis of the base pin 310.
- the first tape section 309a extends in the finished bent state according to the left representation of FIG. 18d perpendicular to the longitudinal direction of the base pin 310, while the second tape section 309b is inclined against the longitudinal direction of the base pin 310.
- a predetermined breaking point 309c is provided between the contact bending spring 3201 and the second band section 309b.
- the first connecting band 309 lies in a plane E1 .. perpendicular to the carrier band 307 .
- the contact bending spring 320k is connected to the carrier tape 307 by a second connecting tape 311.
- This connecting band 311 consists of a multi-angled band section 311a, b and a continuation band 311c.
- the angled band section 311a, b attaches to the carrier band 307 and lies in a plane E2 which is offset in the longitudinal direction of the carrier band 307 with respect to the plane E1 and lies laterally next to the base pin 310.
- the continuation band section 311c lies essentially parallel to the running direction LR of the carrier band 307 and adjoins the angled band 311a, b on the one hand and the contact bending spring 320k on the other hand. Breakpoints are at 311d and 311e provided.
- the subsection 311a encloses an acute angle ⁇ with the plane of the carrier tape 307.
- the section 311b encloses an angle e with the section 311a in the finished bent state according to the left half of FIG. 18c.
- the section 311a comes forward from the carrier tape 307 over the side surface 324k and the section 311b then runs back from the end of the section 311a to the plane of the side surface 324k.
- Tabs 313 are attached to the carrier tape 307, which together with the carrier tape 307 result in a U-profile, as can be seen in particular from FIG. 19.
- FIGS. 18b and 20 show so-called pilot holes 315 in the carrier tape 307. These pilot holes are used to advance the carrier tape in a processing machine.
- FIG. 18a and 18b show the formation of the magazine strip according to FIG. 18c from an initially flat sheet metal strip 317.
- the pilot holes 315 are first punched out of this sheet metal strip 317 in order to then switch the sheet metal strip in register during the further processing stations in the strip punching and bending machine to enable.
- the windows 319 are punched out due to the bulging of the bulges 320g, the contact bending springs 320k and 3201. Reference is now made to FIG.
- the windows 319 are punched out of the sheet metal strip 317 by means of a punch 321.
- the webs 323 which remain between successive windows 319 are then between a lower clamping plate 325 and an upper clamping plate 327 clamped in its edge regions 323a, whereupon a curvature stamp 329 creates the curvature 320g in the central region of the web 323.
- the clamping force between the clamping jaws 325 and 327 is adjusted so that the edge regions 323a of the webs 323 between the clamping jaws 325, 327 can be retightened during the bulging, but nevertheless sufficient tension is generated in the bulging region 320g in the direction of the curved arrow 331 . There is therefore no significant reduction in material thickness in the arch region 320g.
- the edge regions 323a of the webs 323 are then cut off from the arch regions 323g by a trimming stamp 333 in a further punching station (left region of FIG. 24).
- the cutting stamp 333 can be part of a cutting tool which also exposes the carrier tape 307 and the connecting tapes 309, 311 and the tab 313 within a still contiguous filigree tape according to FIG. 18a.
- FIG. 18b shows how the filigree band indicated by dash-dotted lines in FIG. 18a transitions to the state of FIG. 18c on the right and ultimately to the state of FIG. 18c on the left by several bending operations.
- the contact pins 310 which are fed in the direction of the arrow 335, are welded to the two contact bending springs 320k and 3201.
- 320g sharp degrees 320m arise in the edge regions of the arches.
- the shape of the curvature 320g that is produced from FIG. 24 is shown enlarged. In this execution However, the 320m degrees are suppressed.
- the inside 320a of the curvature 320g is composed of a concave apex region 320n and convex edge regions 320p. These convex regions 320p bear against the side surfaces 324 designed as roof surfaces. With this combination of the shape of the side surface 324 and the shape of the curvature edges, a burr-free sliding of the curvature edges 320f on the roof-shaped side surfaces 324 is ensured, so that the friction occurring at this point does nothing to increase the spring force in the contact bending spring 320.
- the central circle of curvature 320q is introduced, which lies approximately in the middle between the outer surface 320b and the inner surface 320a.
- This circle of curvature 320q has a radius of curvature r.
- the length of the radius of curvature r is approximately 1/2 the length of the long axis X.
- the distance of the center of curvature M from the side surface 324 is approximately 1/3 of the radius of curvature r.
- the outer edge areas of the outside 320b are designated 320ba; from the cutting process according to the left half of FIG. 24, they are essentially parallel to the short cross-sectional axis Y.
- the embodiment according to FIG. 23 differs from that according to FIG. 21 in that the side surfaces 424 are designed as flat channel surfaces. Are at the same time here the edge ridges 420m have remained, so that there is a very high coefficient of friction between the edge ridges 420m and the flat channel surfaces 424 and, if the contact bending springs 420 are pressed flat, chip separation may even occur, as shown in FIG. 23.
- FIG. 25 the Schema.einer Ba n ds t num - and bending machine shown 337th
- a strip material stock 339 can be seen there, from which the sheet metal strip 317 runs.
- a punching and bulging unit 341 the punching and bulging processes take place in accordance with FIG. 18a and the right half of FIG. 18b.
- the bending processes according to the left half of FIG. 18b and the right half of FIG. 18c are carried out by schematically indicated bending units 343.
- the base pins are fed at about 345 perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 25.
- the finished magazine tape is then rolled up onto a supply reel 347.
- a magazine band as shown in FIGS. 19 and 20, is pushed into a base pin carrier 349, which is designed with schematically indicated sockets 318.
- the second connecting tapes had already been broken off, so that only the first connecting tapes 309 still exist which hold the contact pin units on the carrier tape 307 supplemented to a U-shaped guide profile.
- the pushing in takes place by pushing-in stamp 351.
- a break occurs at the predetermined breaking point 309c after the first connecting bands 309 have been bent.
- the carrier tape 307 is guided in a guideway 353 of the device. It is also possible, after the contact pin assemblies have partially been pushed into the sockets 318, to tear off the carrier tape 307, for example by means of an auxiliary tool, by breaking the predetermined breaking points 309c in a zipper-like manner.
- solder lugs 555 and plug contacts 557 are attached to both ends of a base pin 510, only to illustrate the versatile design options of the base pins 510 with contact bending springs 520 according to the invention.
- a multilayer circuit board is designated 359.
- This multilayer circuit board 359 consists of three layers 359a, 359b and 359c. There are conductor tracks on each of these layers. Each of these conductor tracks is penetrated by a plug hole 363 which penetrates all / layers.
- the base pins 310 engage with their contact springs 320 depending on the position of the conductor tracks on the different layers at different heights of the plug holes on the conductor tracks.
- the base pins 310 can be attached to a chip 365, for example.
- the springs are thanks to their shape on each layer with the desired contact pressure, so that it z. B. is also possible to electrically connect conductor tracks of different floors, even if the hole width has tolerances in the different floors. The extent to which the springs are pressed flat can vary from floor to floor.
- the base pins 310 according to FIGS. 21 to 23 can be made of phosphor bronze or beryllium copper, for example.
- the contact bending springs are preferably made of stainless steel and coated with copper.
Landscapes
- Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
- Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)
- Multi-Conductor Connections (AREA)
- Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)
Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine kleinformatige Kontaktstift- Baugruppe zum Eingriff mit einer Steckerbuchse von annähernd kreisrundem Querschnitt.
- Wenn hier von kleinformatiger Kontaktstift-Baugruppe die Rede ist, so ist dabei insbesondere an Formate gedacht, die einem Innendurchmesser der Steckerbuchse von bis zu 2,5 mm, insbesondere ca. 1 mm, entsprechen. Die Kontaktstift-Baugruppe ist insbesondere zur elektrischen und gegebenenfalls auch mechanischen Verbindung von sog. "Chips" oder I.C.-Moduls auf Leiterplatten bestimmt. Die Steckerbuchsen sind in diesem Falle von metallisierten, insbesondere verzinnten, Löchern in den Leiterplatten gebildet. Es ist üblich, die Kontaktstifte in solche verzinnte Löcher einzustecken und dann auf der Rückseite d.h. der von dem Chip abgelegenen Seite der Leiterplatte zu verlöten. Daneben hat man auch schon versucht, die Kontaktstifte in die metallisierten Löcher einfach einzustecken und die elektrisch leitende Verbindung ohne nachträgliches Verlöten herzustellen. Die Schwierigkeit hierbei ist aber die, daß die Durchmesser dieser metallisierten Löcher schwanken, insbesondere wegen der zur Metallisierung angewandten Herstellungsverfahren, so daß eine zuverlässige Kontaktgabe, beispielsweise bei übergroßen Löchern, unsicher ist. Da aber unter Umständen sehr kleine Spannungen übertragen werden müssen, kommt es darauf an, die Kontakte mit geringem Spannungsabfall herzustellen. Um gleichwohl ohne nachträgliche Verlötung der Kontaktstifte auszukommen, hat man versucht, die Steckerstifte so zu bearbeiten, daß sie elastisch verformbar sind und sich elastisch an die Metallisierung des Lochinnenumfangs anlegen. Beispielsweise hat man den Versuch unternommen, die Kontaktstifte auf einem Teil ihrer Länge zu spalten und die durch die Spaltung gebildeten Zweige gegeneinander zu verschränken. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die dabei entstehende Elastizität nicht ausreicht, um eine zuverlässige Kontaktgabe herzustellen. Insbesondere zeigte es sich, daß die Reibung zwischen den auch nach der Spaltung noch aneinander anliegenden Zweigen die elastische Nachgiebigkeit dieser Zweige gegeneinander beeinträchtigt hat. Es konnte deshalb passieren, daß beispielsweise bei einem durch Toleranzabweichung unterdimensionierten Loch wegen der unzureichenden elastischen Nachgiebigkeit der Kontaktstift sich soweit in die Metallisierung einarbeitete, daß die Metallisierung beiseitegeschoben wurde und der Kontaktstift an dem nichtmetallisierten Lochinnenumfang anlag, so daß die Güte der Kontaktgabe wieder in Frage gestellt war.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kleinformatige Kontaktstift-Baugruppe so auszubilden, daß sie an im Durchmesser variierende Kontaktbuchsen, insbesondere metallisierte Löcher von Leiterplatten, sich selbsttätig anpaßt und innerhalb der zu erwartenden Toleranzgrenzen solcher metallisierter Löcher eine gute Kontaktgabe mit entsprechend geringem Spannungsabfall liefert, auch wenn eine nachträgliche Verlötung nicht erfolgt. Eine nachträgliche Verlötung soll aber nicht ausgeschlossen sein.
- Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Kontaktstift-Baugruppe einen Grundstift umfaßt, dessen Querschnitt auf mindestens einem Teilabschnitt seiner Länge länglich ist mit einer langen Querschnittsachse, deren Länge annähernd dem Innendurchmesser der Steckerbuchse entspricht, und mit einer kürzeren Querschnittsachse, und daß mindestens an einer der zur kurzen Querschnittsachse senkrechten Seitenflächen des Teilabschnitts des Grundstifts eine in Längsrichtung des Grundstifts verlaufende Kontaktbiegefeder angeordnet ist, welche an dieser Seitenfläche abgestützt ist, leitende Verbindung mit dem Grundstift hat und zum elektrischen Kontakteingriff unter radialer Spannung mit dem Innenumfang der Steckbuchse bemessen ist.
- Die des Unterfangens, an einem Grundstift noch eine Kontaktbiegefeder anzubringen, wird klar, wenn man sich nochmal vergegenwärtigt, daß der Innendurchmesser der Steckerbuchse, beispielsweise eines metallisierten Lochs in einer Leiterplatte, in der Größenordnung von 1 mm liegt, beispielsweise bei 1,143 mm oder 0,889 mm; beides sind gängige Größen in der Anschlußtechnik von Chips und dergleichen auf Leiterplatten.
- Bei der erfindungsgemäßen Gestaltung kann durch den Teilabschnitt mit länglichem Querschnitt in der Richtung der langen Querschnittsachse eine Zentrierung erfolgen, während die Kontaktbiegefeder oder vorzugsweise zwei Kontaktbiegefedern elastisch an dem Innenumfang der Steckerbuchse anliegt oder anliegen und einen guten elektrischen Kontakt herstellt bzw. herstellen. Die lange Achse des länglichen Querschnitts wird auf einen mittleren Durchmesser der Steckerbuchse abgestimmt, so daß die zur kurzen Querschnittsachse senkrechten Seitenflächen des Teilabschnitts bei den kleinsten vorkommenden Innendurchmessern der Steckerbuchsen in deren Metall gegebenenfalls eindringen und bei den größten vorkommenden Innendurchmessern dem Innenumfang der Metallisierung jedenfalls in so geringem Abstand gegenüberstehen, daß jedenfalls eine Zentrierung gewährleistet ist. Bei Steckerbuchsen mit kleinem Innendurchmesser kann dies dazu führen, daß die Metallisierung beiseitegedrückt, wird und der Kontaktstift mit seinen zur kurzen Querschnittsachse des länglichen Querschnitts senkrechten Seitenflächen an dem unbeschichteten Material der Leiterplatte anliegt.
- Bei großem Innendurchmesser der Buchsen bzw. metallisierten Löcher kann unter Umständen gar kein oder nur ein sehr schlechter Kontakt an dieser Stelle bestehen. Dies ist aber deshalb nicht von Nachteil, weil die Kontaktbiegefeder aufgrund ihrer Elastizität auf jeden Fall an dem Innenumfang der Buchse bzw. des metallisierten Lochs zur Anlage kommt, gleichgültig, ob das Loch an der unteren oder an der oberen Grenze des Toleranzbereichs liegt. Es wird also auch bei großem Innendurchmesser der Steckerbuchse ein ausreichender Kontakt hergestellt, andererseits ist es bei Durchmessern an der unteren Grenze des Toleranzbereichs nicht zu befürchten, daß das Material eines metallisierten Lochs durch die Kontaktbiegefedern beiseitegeschoben wird.
- Unter Umständen ist es sogar möglich, mit erfindungsgemäß gestalteten Kontaktstift-Baugruppen Steckerbuchsen, insbesondere innen verzinnte Löcher von Leiterplatten mit unterschiedlichem Solldurchmesser von beispielsweise 1,143 mm und 0,889 mm zu bedienen.
- Die Unteransprüche beinhalten wichtige Weiterbildungen der Erfindung.
- Die Maßnahme des Anspruchs 2 zielt insbesondere darauf ab, die Kontaktbiegefedern so zu gestalten, daß ihre Flächenpressung zu dem Innenumfang der Steckerbuchse einerseits ausreicht, um einen guten elektrischen Kontakt zu geben, andererseits aber nicht zu groß wird, was ein Verschieben der Metallisierung zur Folge haben könnte.
- Auch die Maßnahmen der Ansprüche 3 und 4 zielen darauf ab, die Metallisierung der Steckerbuchsen mit den Kontaktfedern schonend zu behandeln.
- Die Maßnahme des Anspruchs 5 zielt zum einen darauf ab, eine beträchtliche elastische Nachgiebigkeit der Kontaktbiegefedern zu erzielen; zum anderen wird durch die Maßnahme des Anspruchs 5 erreicht, daß beim Einstecken der Kontaktstiftbaugruppe in die Steckerbuchse der Kontaktdruck progressiv bis zum Erreichen der Endstellung ansteigt, was wiederum eine schonende Behandlung der Metallisierung der Steckerbuchse zur Folge hat.
- Ein ausreichender Kontaktdruck ist gemäß Anspruch 6 insbesondere dann gewährleistet, wenn zumindest nach Herstellung der Steckverbindung beide Bogenenden an dem Teilabschnitt des Grundstifts in radialer Richtung abgestützt sind, trotz der äußerst minimalen Wandstärke der Blattfedern, die in der Größenordnung von 5 Hundertstel bis 20 Hundertstel mm liegen kann.
- Die Maßnahme des Anspruchs 7 dient der ungehinderten Deformation der Kontaktbiegefeder unter gleichzeitiger beidendiger radialer Abstützung und unter gleichzeitiger Festlegung der Kontaktbiegefeder an dem Grundstift.
- Daneben ist es durch die Maßnahme des Anspruchs 8 möglich, nach Bedarf die wirksame Federungshärte der Kontaktbiegefeder zumindest im Endbereich der Annäherung der Kontaktstift-Baugruppe an die endgültige Kontaktstellung zu erhöhen, ohne daß es dazu einer Verstärkung des Materials der Kontaktbiegefeder bedarf. Der Anspruch 9 gibt hierzu entsprechende Bemessungsvorschriften.
- Zur mechanischen und elektrischen Verbindung zwischen Kontaktbiegefeder und Grundstift wird auf Anspruch 10 verwiesen.
- Eine herstellungstechntsch - man denke immer wieder an die oben genannten Größenverhältnisse - besonders günstige Lösung ergibt sich aus dem Anspruch 11; ihr Vorteil liegt einmal darin, daß man bei Ausrüstung einer Kontaktstift-Baugruppe mit zwei Kontaktbiegefedern nicht zwei einzelne Kontaktbiegefedern handhaben und einzeln an dem Grundstift anbringen muß. Ein weiterer einschneidender Vorteil ist, daß der Anschlußteil gegebenenfalls eine Vorfixierung der Kontaktbiegefeder an dem Grundstift gestattet, bevor gegebenenfalls später noch eine Verschweißung oder eine Verlötung zur Erzielung eines besseren Ubergangswiderstands angewandt wird. Dem letzteren Zwecke der Vorfixierung dient insbesondere die Maßnahme des Anspruchs 12, wobei zu bemerken ist, daß selbst dann, wenn nur eine einzige Kontaktbiegefeder zur Anwendung kommt, unter Umständen das U-förmige Anschlußteil von Vorteil im Hinblick auf die Vorfixierung ist. ,
- Die Maßnahme des Anspruchs 13 zielt insbesondere darauf ab, den Außenumriß des fertig montierten Anschlußteils innerhalb des Innendurchmessers der Steckerbuchse zu halten.
- Die Maßnahme des Anspruchs 14 zielt auf einen minimalen Übergangswiderstand zwischen Grundstift und Kontaktbiegefeder ab.
- Die Maßnahme des Anspruchs 15 zielt auf eine gute Schmiegung des Teilabschnitts an dem Innenumfang der Steckerbuchse ab, einmal im Hinblick auf eine möglichst exakte Zentrierung, zum anderen im Hinblick auf eine schonende Behandlung des Innenumfangs der Steckerbuchse.
- Die Maßnahme des Anspruchs 16 zielt darauf ab, beim Einschieben der Kontaktstift-Baugruppe in die Steckerbuchse den mechanischen Einschubwiderstand zu erniedrigen und für den Fall, daß eine Mehrzahl von Steckern an einem Chip angeordnet sind, eine Selbstzentrierung der Steckerstifte relativ zueinander zu erreichen.
- Gemäß Anspruch 17 ist es durch eine verhältnismäßig einfache Verfahrensmaßnahme möglich, aus einem im Handel erhältlichen Drahtmaterial den länglichen Querschnitt des Grundstifts in dem Teilabschnitt zu erhalten, wobei sich bei dem Flachdrücken die Krümmung der zum langen Durchmesser senkrechten Seitenflächen des Teilabschnitts durch das Verpressen selbsttätig ergibt, gegebenenfalls aber auch noch durch Gegenformen unterstützt werden kann. Man kann grundsätzlich von runden Drahtstücken ausgehen, geht aber gemäß Anspruch 18 bevorzugt von Drahtstücken mit quadratischem Querschnitt aus, wodurch die Orientierung der Kontaktstift-Baugruppe um ihre Achse an einem Stiftträger erleichtert werden kann, wenn es beispielsweise erwünscht ist, eine Vielzahl von Kontaktstift-Baugruppen an einem Stiftträger in einer bestimmten Orientierung anzubringen.
- Gemäß Anspruch 19 ergibt sich bei der Herstellung des flachgedrückten Teilabschnitts gratis der Anschlag für das eine verschiebbare Ende der Kontaktbiegefeder.
- Die Maßnahme des Anspruchs 20 dient wieder dem Ziele, das Anschlußteil innerhalb des Umrisses der Steckerbuchse zu halten.
- Gemäß Anspruch 21 erhält man durch die Übergangsschul- ter-zwischen flachgedrücktem Abschnitt und unverformtem Abschnitt des Drahtes auch gleichzeitig eine Kante für die Festlegung des U-förmigen Anschlußte.iles in Längsrichtung des Grundstifts.
- Die Ansprüche 22 bis 25 weisen nochmals auf die besondere Kleinheit der Dimensionen der Kontaktstift-Baugruppe hin.
- Es wurde überraschenderweise festgestellt, daß eine erfindungsgemäße Kontaktstift-Baugruppe trotz der außerordentlichen Kleinheit ihrer Abmessungen auf einem Stanz- und Biegeautomaten in schneller Arbeitsfolge hergestellt werden kann, wobei auf dieser Maschine sowohl das Flachdrücken der Drahtstücke, das Aufbringen der Kontaktbiegefedern und das Verschweißen der Kontaktbiegefedern mit dem Grundstift nacheinander durchgeführt werden können.
- Wesentlich für die Federwirkung ist die Wölbung der Kontaktbiegefeder in der Ebene senkrecht zur Längsrichtung des Grundstifts. Es wurde festgestellt, daß man durch die Maßnahme des Anspruchs 30 höchste elastische Anpreßkräfte der Kontaktbiegefedern erhalten kann und zwar von annähernd gleicher Größe über die annähernd gesamte Länge der Kontaktbiegefedern.
- Durch die Maßnahme des Anspruchs 31 wird eine weitere Erhöhung der Federkraft erzielt, weil bei dieser Ausführungsform die Endwölbungen der Badewannenwölbung noch zusätzlich zu einer Versteifung im Sinne der Erzielung erhöhter Federkräfte beitragen. Gleichzeitig haben die Badewannenendwölbungen den Vorteil, daß sie das störungsfreie Einschieben der Grundstifte in Steckerbuchsen ohne Gefahr der Beschädigung von dessen Metallisierung begünstigen.
- Die Maßnahme des Anspruchs 32 sorgt dabei für eine einfache Befestigungsmöglichkeit der Kontaktbiegefedern an den zugehörigen Seitenflächen des Grundstifts.
- Durch die Maßnahme des Anspruchs 33 wird die zur Kontaktgabe verfügbare Federkraft weiter erhöht, wobei die Bemessungsverhältnisse bevorzugt den Angaben der Ansprüche 34 und 35 gehorchen.
- Die Maßnahme des Anspruchs 36 sorgt für ein im wesentlichen eingrabungsfreies Gleiten der Ränder der Kontaktbiegefedern auf den zugehörigen Seitenflächen der Grundstifte beim Flachpressen der Kon- taktbiegefedern durch Einschieben der Gründstifte in die Steckerbuchsen. Dieses eingrabungsfreie Gleiten ist insbesondere dann erwünscht, wenn die Forderung besteht, daß der Grundstift mit seinen Kontaktbiegefedern mehrfach in eine Steckerbuchse eingeschoben werden soll können.
- den Grundstiften abbrechen zu können, beispielsweise während oder nach dem Einbau in einen Grundstiftaufnahmeträger.
- Die Maßnahme des Anspruchs 48 zielt auf die einfache und exakte Verarbeitung des Magazinbandes während der Bildung des Magazinbandes und bei der Weiterverarbeitung des Magazinbandes ab.
- Die Maßnahme des Anspruchs 49 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Magazinbandes auf, wobei der Vorteil dieser Maßnahme insbesondere auch darin liegt, daß es möglich wird, die beiden Enden der Grundstifte von Überlagerung mit dem Trägerband freizuhalten. Dies ist insbesondere deshalb von Bedeutung, weil man beim Einbauen der Grundstifte durch Einschieben in einen Grundstiftaufnahmeträger eine freie Zugänglichkeit beider Enden der Grundstifte fordern muß, da über das außeror-dentlich schwache Blechbandmaterial aus dem die Kontaktbiegefedern und das Trägerband gebildet sind, keine Einschubkräfte auf die Grundstifte übertragen kann.
- Dabei ist das Vorhandensein zweier Verbindungsbänder zwischen dem Trägerband und den Grundstiften für die Steifigkeit des Magazinbandes ein wesentlicher Vorteil; die Steifigkeit wird im Hinblick auf die Handhabung des Magazinbandes bei seiner Fertigstellung und Weiterverarbeitung gefordert. Gleichwohl ist es je nach Anwendungsfall natürlich möglich auf das eine oder andere Verbindungsband zu verzichten, wobei allerdings in jedem Fall ein etwa fehlendes Verbindungsband erst dann abgenommen werden kann, wenn die Vereinigung der Kontaktfedern mit dem Grundstift beendet ist.
- Die Maßnahme der Ansprüche 50 und 51 zielen auf weitere Versteifung des Magazinbandes ab, sowie auf eine einfache Abbrechbarkeit der Verbindungsbänder zum gegebenen Zeitpunkt.
- Die Maßnahme des Anspruchs 52 zielt wiederum auf eine Versteifung des Magazinbandes durch Versteifung des Trägerbandes ab, wobei durch die. Lappen aber die Aufrollfähigkeit des Magazinbandes erhalten bleibt, die für die Lagerung der Magazinbänder zwischen aufeinanderfolgenden Bearbeitungsschritten oder vor dem Endeinsatz von Nutzen sein kann. Außerdem erleichtert das U-förmige Führungsprofil die Führung des Magazinbandes durch die bei seiner Herstellung und bei-seiner Weiterverarbeitung eingesetzten Bearbeitungsmaschinen.
- Die erfindungsgemäße Ausbildung der Grundstifte und Kontaktbiegefedern ist von besonderer Bedeutung bei der Bestückung von Mehrschichtleiterplatten, bei denen zwischen aufeinanderfolgenden Schichten Leiterbahnen verlaufen, die von den die Leiterbahnen durchsetzenden Löchern angeschnitten werden. Hier besteht nämlich die Situation, daß die Grundstifte auf verschiedener Höhe Kontaktkraft liefern müssen, je nach dem auf welcher Ebene die jeweilige Leiterbahn liegt. Diese Kontaktkraft kann insbesondere mit derjenigen Ausführungsform von Kontaktbiegefedern höhenunabhängig erreicht werden, bei welcher die Kontaktkraft im wesentlichen auf der Wölbung in einem Schnitt senkrecht zur Längsrichtung der Grundstifte beruht.
- Wenn beispielsweise IC-Kreise oder Chips auf Leiterplatten mittels erfindungsgemäßer Kontaktstiftbaugruppen elektrisch angeschlossen und zum Teil auch mechanisch befestigt werden, so bietet dies gegenüber vorbekannten Lösungen, bei denen Chips mit ihren Anschlußfüßchen angelötet worden sind, den Grundstiften abbrechen zu können, beispielsweise während oder nach dem Einbau in einen Grundstiftaufnahmeträger.
- Die Maßnahme des Anspruchs 48 zielt auf die einfache und exakte Verarbeitung des Magazinbandes während der Bildung des Magazinbandes und bei der Weiterverarbeitung des Magazinbandes ab.
- Die Maßnahme des Anspruchs 49 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Magazinbandes auf, wobei der Vorteil dieser Maßnahme insbesondere auch darin liegt, daß es möglich wird, die beiden Enden der Grundstifte von überlagerung mit dem Trägerband freizuhalten. Dies ist insbesondere deshalb von Bedeutung, weil man beim Einbauen der Grundstifte durch Einschieben in einen Grundstiftaufnahmeträger eine freie Zugänglichkeit beider Enden der Grundstifte fordern muß, da über das außeror-dentlich schwache Blechbandmaterial aus dem die Kontaktbiegefedern und das Trägerband gebildet sind, keine Einschubkräfte auf die Grundstifte übertragen kann.
- Dabei ist das Vorhandensein zweier Verbindungsbänder zwischen dem Trägerband und den Grundstiften für die Steifigkeit des Magazinbandes ein wesentlicher Vorteil; die Steifigkeit wird im Hinblick auf die Handhabung des Magazinbandes bei seiner Fertigstellung und Weiterverarbeitung gefordert. Gleichwohl ist es je nach Anwendungsfall natürlich möglich auf das eine oder andere Verbindungsband zu verzichten, wobei allerdings in jedem Fall ein etwa fehlendes Verbindungsband erst dann abgenommen werden kann, wenn die Vereinigung der Kontaktfedern mit dem Grundstift beendet ist.
- Die Maßnahme der Ansprüche 50 und 51 zielen auf weitere Versteifung des Magazinbandes ab, sowie auf eine einfache Abbrechbarkeit der Verbindungsbänder zum gegebenen Zeitpunkt.
- Die Maßnahme des Anspruchs 52 zielt wiederum auf eine Versteifung des Magazinbandes durch Versteifung des Trägerbandes ab, wobei durch die Lappen aber die Aufrollfähigkeit des Magazinbandes erhalten bleibt, die für die Lagerung der Magazinbänder zwischen aufeinanderfolgenden Bearbeitungsschritten oder vor dem Endeinsatz von Nutzen sein kann. Außerdem erleichtert das U-förmige Führungsprofil die Führung des Magazinbandes durch die bei seiner Herstellung und bei-seiner Weiterverarbeitung eingesetzten Bearbeitungsmaschinen.
- Die erfindungsgemäße Ausbildung der Grundstifte und Kontaktbiegefedern ist von besonderer Bedeutung bei der Bestückung von Mehrschichtleiterplatten, bei denen zwischen aufeinanderfolgenden Schichten Leiterbahnen verlaufen, die von den die Leiterbahnen durchsetzenden Löchern angeschnitten werden. Hier besteht nämlich die Situation, daß die Grundstifte auf verschiedener Höhe Kontaktkraft liefern müssen, je nach dem auf welcher Ebene die jeweilige Leiterbahn liegt. Diese Kontaktkraft kann insbesondere mit derjenigen Ausführungsform von Kontaktbiegefedern höhenunabhängig erreicht werden, bei welcher die Kontaktkraft im wesentlichen auf der Wölbung in einem Schnitt senkrecht zur Längsrichtung der Grundstifte beruht.
- Wenn beispielsweise IC-Kreise oder Chips auf Leiterplatten mittels erfindungsgemäßer Kontaktstiftbaugruppen elektrisch angeschlossen und zum Teil auch mechanisch befestigt werden, so bietet dies gegenüber vorbekannten Lösungen, bei denen Chips mit ihren Anschlußfüßchen angelötet worden sind, den erheblichen Vorteil, daß einzelne Chips leicht ausgetauscht werden können, ohne daß die ganze Leiterplatte weggeworfen werden muß. Die Kontaktstift-Baugruppen sorgen auch für eine vibrationsfeste mechanische Verbindung.
- Es ist auch möglich, mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kontaktstiftbaugruppen Kombinationen von Leiterplatten miteinander zu verbinden, beispielsweise so, daß eine Gruppe von Leiterplatten senkrecht zu einer übergeordneten gemeinsamen Leiterplatte angeordnet und an dieser letzteren angeschlossen werden. In diesem Falle würden die Grundstifte an den Leiterplatten der genannten Gruppe zu diesen im wesentlichen parallel stehen und senkrecht zu der übergeordneten Leiterplatte in deren Steckerbuchsen eingeführt werden.
- Der Anspruch 55 beinhaltet eine erste Verfahrensweise zur Herstellung von Kontaktstiftbaugruppen in Form von Magazinbändern. Diese Verfahrensweise wird allerdings nur dann angewandt werden können, wenn die zu erwartende mechanische Belastung der Grundstifte die an den Grundstiften notwendigen Ausnehmungen für die Anbringung der U-förmigen Anschlußstücke erlaubt, Ausnehmungen, die notwendig sind, damit die U-förmigen Anschlußstücke beim Einstecken in Steckerbuchsen nicht über den Umriß der Steckerbuchsen vorstehen.
- Die Maßnahme des Anspruchs 56 zielt auf die Reckorientierung der Kontaktbiegefedern im Wölbungsbereich ab. Dabei liefert der Anspruch 57 eine bevorzugte Arbeitsweise zu welcher folgende Überlegung geführt hat:
- Es ist praktisch unmöglich, beim Wölben einzelner Kontaktbiegefedern in diese eine Reckorientierung im Sinne einer gewünschten Gefügeänderung einzubringen. Man könnte daran denken, die Reckorientierung an der vollwandigen-Blechplatte, aus welcher die Kontaktbiegefedern ausgestanzt werden, vor dem Ausstanzen durchzuführen. Auch eine solche Möglichkeit ist im Rahmen der Erfindung in Betracht gezogen. Indes würde bei dieser Ausführung das Material im Bereich der Kontaktbiegefedern durch die Streckwirkung an Dicke abnehmen. Dadurch, daß man vorher die Schlitze bildet, hat man durch entsprechende Bemessung der Klemmkraft auf die Randbereiche der Stege einerseits die Reckorientierung unter Kontrolle und andererseits die Möglichkeit die Randbereiche der Stege zwischen den Klemmwerkzeugen der Wölbung folgend nachrutschen zu lassen, so daß keine unerwünschte Wandstärkenreduzierung des Blechmaterials im Wölbungsbereich eintritt.
- Der Anspruch 58 beinhaltet eine bevorzugte Verfahrensweise zur Herstellung der Kontaktstiftbaugruppen in Form von Magazinbändern, bevorzugt deshalb, weil auf der einen Seite die Ausnehmungen, die im Falle U-förmiger Anschlußstücke an den Grundstiften aus den o. a. Gründen notwendig wären, nicht benötigt werden und bevorzugt auch deshalb, weil man Magazinbänder erhält, bei denen die Grundstifte an beiden Enden frei liegen, so daß sie leicht weiterbearbeitet werden können, insbesondere auf einfache Weise mit einem Ende in Grundstiftaufnahmeträger eingeschoben werden können, in dem am jeweils anderen Ende entsprechende Einschubwerkzeuge angesetzt werden.
- Die beiliegenden Figuren erläutern die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen. Es stellen dar:
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- Fig. 1 eine erfindungsgemäße Kontaktstift-Baugruppe, fertig montiert, in Fluchtstellung zu einer Steckerbuchse vor dem Einschieben in diese;
- Fig. 2 die Teile einer Kontaktstift-Baugruppe gemäß Fig. 1 in Explosionsdarstellung vor dem Zusammenbau;
- Fig. 3 eine vergrößerte Seitenansicht der Kontaktstift- Baugruppe gemäß Figuren 1 und 2, teilweise im Schnitt (Pfeilrichtung III der Fig. 1);
- Fig. 4 einen Querschnitt nach Linie IV-IV der Fig. 3;
- Fig. 5 einen Querschnitt nach Linie V-V der Fig. 3;
- Fig. 6 eine abgewandelte Ausführungsform zu Figur 3, bei der die Kontaktbiegefedern in axialer Richtung unter Spannung gesetzt werden;
- Fig. 7 eine Abwandlung des Grundstifts gemäß Fig. 2;
- Fig. 8 eine weitere Abwandlung des Grundstifts gemäß Fig. 2;
- Fig. 9 nochmals eine Abwandlung der Kontaktstift-Baugruppe;
- Fig. 10 den Grundstift zu Fig. 9;
- Fig. 11 die Blattfedern im Zustand, in dem sie aus einer Biege- und Stanzmaschine kommen;
- Fig. 12 eine Einrichtung zum Flachprägen der Grundstifte;
- Fig. 13 eine Einrichtung zum Einkerben der Grundstifte;
- Fig. 14 einen Schnitt entlang Linie XIV - XIV der Fig. 131
- Fig. 15 eine weitere Ausführungsform einer Kontaktstiftbaugruppe, die insbesondere zum Anschluß von Drähten nach dem Wire-Wrap-Verfahren qeeiqnet ist;
- Fig. 16 einen Schnitt nach Linie XVI-XVI der Fig. 15;
- Fig. 17 einen Schnitt nach Linie XVII-XVII der Fig. 15;
- Fig.18a
- bis 18c verschiedene Zwischenstadien bei der Herstellung einer erfindungsgemäßen Kontaktstiftbaugruppe in Form eines Magazinbandes aus einem die Kontaktbiege federn liefernden Blechband und einzelnen Grundstiften;
- Fig. 19 eine Ansicht der Kontaktstiftbaugruppe gemäß Fig. 18c in Pfeilrichtung XIX der Fig. 18c;
- Fig. 20 eine Ansicht zu Fig. 19 in Pfeilrichtung XX der Fig. 19;
- Fig. 21
- bis 23 verschiedene Querschnittsformen von Grundstiften und Kontaktbiegefedern im Schnitt nach Linie XXI-XXI der Fig. 19;
- Fig. 24 die Herstellung der Wölbungen in den Kontaktbiegefedern unter Reckorientierung in einem Ausschnitt XXIV-XXIV der Fig. 18a;
- Fig. 25 eine schematische Ansicht einer Bearbeitungsmaschine zur Herstellung eines Magazinbandes erfindungsgemäßer Kontaktstiftbaugruppen aus einem die Kontaktbiegefedern liefernden Blechband und den Grundstiften;
- Fig. 26 eine schematische Darstellung des Vorgangs des Einschiebens eines Magazinbandes gemäß Fig. 18c, 19 und 20 in einen Kontaktstiftaufnahmeträger;
- Fig. 27 eine erfindungsgemäße Kontaktstiftbaugruppe in Verbindung mit Anschlußteilen an den beiden Enden des Grundstifts;
- Fig. 28 die Anwendung erfindungsgemäßer Kontaktstiftbaugruppen zur elektrischen Verbindung eines Chips mit einer mehrschichtigen Leiterplatte und
- Fig. 29 ein vergrößertes Schnittbild in einer Schnittebene entsprechend Fig. 22.
- In den Fig. 1 und 2 ist ein Grundstift mit 10 bezeichnet. Das beim Einstecken vorlaufende zugespitzte Ende des Grundstifts 10 ist mit 12 bezeichnet.
- Der Grundstift 10 ist zum Einstecken in eine Steckerbuchse 14 bestimmt, die beispielsweise von einem Loch einer Leiterplatte 16 gebildet ist, wobei dieses Loch an seiner Innenumfangsfläche und gegebenenfalls auch an den Randeinfassungen metallisiert ist. Die Metallisierung ist mit 18 bezeichnet.
- Der Grundstift 10 hat-quadratischen Querschnitt. Die Querschnittsdiagonale entspricht annähernd dem Durchmesser der Steckerbuchse 14. An-dem Grundstift 10 sind zwei Kontaktbiegefedern 20 und 22 im Bereich eines Teilabschnitts A der Länge des Grundstifts 10 angeordnet. Der Grundstift 10 ist, wie insbesondere aus Fig. 2 zu ersehen, im Bereich des Teilabschnitts A flachgedrückt. Der flachgedrückte Querschnitt ist insbesondere aus Fig. 5 zu ersehen. Der flachgedrückte längliche Querschnitt im Teilabschnitt A weist gemäß Fig. 5 eine lange Achse X und eine kurze Achse Y auf. Das Längenverhältnis der langen Achse X zur kurzen Achse Y beträgt ca. 3 : 1. Im Bereich des Längsabschnitts A besitzt der Grundstift 10 zwei zur kurzen Achse Y senkrechte Seitenflächen 24 und zwei zur langen Achse X senkrechte Seitenflächen 26. Die Seitenflächen 26 sind zur Innenumfangsfläche der Steckerbuchse 14 hin konvex gerundet. Die lange Achse X des länglichen Querschnitts entspricht dem Durchmesser der Steckerbuchse 14. An den Seitenflächen 24 sind die beiden Kontaktfedern 20 angeordnet. Wie aus Figur 5 ersichtlich, sind die Blattfedern 20 im Querschnitt gewölbt, so daß sie mit ihren konkaven Seitenflächen 20a den Seitenflächen 24 zugekehrt sind und mit ihren konvexen Seitenflächen 20b der Innenumfangsfläche der Steckerbuchse 14.
- Die Achsen X und Y des länglichen Querschnitts des Teilabschnitts A fallen, wie aus Fig. 5 ersichtlich, mit den Achsen des quadratischen Querschnitts des Grundstifts 10 zusammen.
- Die Blattfedern 20 hängen einteilig zusammen mit einem U-förmigen Anschlußteil 28, welches einen Steg 28a und zwei Schenkel 28b aufweist. Die Schenkel 28b gehen nach unten in die Blattfedern 20 über.
- Der . Steg 28a ist zur Anlage am Grund 30a einer Kerbe 30 bestimmt, die in einem Endabschnitt des Teilabschnitts A gebildet ist. Die Schenkel 28b sind zur Anlage an den Seitenflächen 24 ausgebildet.
- Wie aus Figur 4 ersichtlich, liegt der quadratische Querschnitt des Grundstifts 10 mit seinen Ecken annähernd auf demInnenumfang der Steckerbuchse 14. Das U-förmige Anschlußstück 28 liegt innerhalb dieses Innenumfangs. Am Übergang von dem Teilabschnitt A des Grundstifts zu dem oberen Endabschnitt B sind ubergangsschultern 32 gebildet, an denen die Kanten 28c der Schenkel 28b anliegen. Die Schenkel 28b und/oder der Steg 28a sind mit dem Grundstift verschweißt.
- Aus Fig. 3 erkennt man die bogenförmige Krümmung der Blattfedern 20. Die unteren Enden 20a der Blattfedern 20 liegen an den Seitenflächen 24 des Abschnitts A an.
- Die strichpunktierte Linie in Fig. 3 zeigt die entspannte Form einer Blattfeder 20 vor dem Einstecken in die Steckerbuchse 14. Man erkennt, daß beim Einstecken infolge der dann eintretenden im wesentlichen elastischen Flachbiegung der Blattfedern 20 diese mit ihren unteren Enden 20a auf den Seitenflächen 24 verschoben werden, bis sie an Anschlagflächen 34 des Grundstifts 10 zur Anlage kommen. Die Anschlagflächen.34 sind von übergangsschultern zwischen dem Teilabschnitt A und dem unteren Teilabschnitt C gebildet. Angrenzend an diese Anschlagflächen 34 sind durch Verstemmung des Grundstifts im Bereich des Abschnitts C Nasen 36 gebildet, hinter welche die Enden 20a der Blattfeder 20 zumindest dann einfassen, wenn d: - Kontaktstift-Baugruppe vollständig in die Steckerbuchse 14 eingeschoben ist. Durch den Anschlag der Enden 20a an den Anschlagflächen 34 erhöht sich der Widerstand der Blattfedern 20 gegen radiales Zusammendrücken beträchtlich, so daß ein ausreichender Kontaktdruck zwischen den Blattfedern 20 und der Innenumfangsfläche der Steckerbuchse 14 gewährleistet ist.
- Wie aus Fig. 6 ersichtlich, ist es aber nicht unbedingt notwendig, daß die Enden 20a der Blattfedern 20 bis an die Anschlagflächen 34 herantreten, da auch durch die elastische Biegeverformung der axial nicht eingespannten Blattfedern 20 ein ausreichender Kontaktdruck gewährleistet sein kann. Im übrigen entspricht die Ausführungsform gemäß Fig. 6 derjenigen gemäß Fig. 3.
- Die Ausführungsform gemäß Fig. 7 unterscheidet sich von der Ausführungsform des Grundstifts gemäß Fig. 2 dadurch, daß die Seitenflächen 126 des Teilabschnitts A an ihrem oberen (und auch an ihrem unteren) Ende in der durch den Pfeil angedeuteten Einsteckrichtung konvergieren, so daß sie beim Einstecken glatt über den Rand der Steckerbuchse 114 hinübergleiten können.
- Die Ausführungsform gemäß Fig. 8 schließlich unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 2 lediglich dadurch, daß auf die Kerbe 30 verzichtet ist. In dem Übergangsabschnitt D entspricht die lange Achse des Querschnitts einer Querschnittsachse des quadratischen Querschnitts -des anschließenden Abschnitts B.
- In sämtlichen Fällen gemäß Figuren 2, 7 und 8 kann der Teilabschnitt A durch Flachdrücken zwischen entsprechenden Prägestempeln gebildet sein.
- Die Blattfedern 20 können beispielsweise aus Phosphorbronze hergestellt sein.
- Wie aus Fig. 3 ersichtlich, entspricht die Länge des Teilabschnitts A annähernd dem dreifachen Innendurchmesser der Steckerbuchse 14 gemäß Fig. 5.
- Der Innendurchmesser der Steckerbuchse beträgt ca. 1 mm. Die Wandstärke der Blattfedern beträgt ca. 10/100 mm.
- Die Ausführungsform gemäß den Figuren 9 und 10 unterscheidet sich von derjenigen nach den Figuren 1, 2, 7 und 8 dadurch, daß die Einsteckrichtung umgekehrt ist, d.h. daß die freien Enden 220a der Blattfedern 220 in Einsteckrichtung vorlaufen. Auch bei dieser Ausführungsform können sich bei radialem Druck auf die Blattfedern 220 diese in Längsrichtung des Teilabschnitts A verschieben, und zwar zu Anschlagflächen 234 hin. Um ein Verfangen der Blattfederspitzen 220a am Eingang der Steckerbuchse 214 auszuschließen, sind die in Einsteckrichtung vorlaufenden Spitzen 220a der Blattfedern 220 gerundet oder zugespitzt, wie aus Fig. 9 und 13 ersichtlich. Ein Verfangen der vorlaufenden Spitzen 220a wird im übrigen auch dadurch vermieden, daß, ähnlich wie in Fig. 3, diese Spitzen hinter Nasen liegen, die in Figuren 9 und 10 nicht eingezeichnet sind. Die Seitenflächen 226 des Teilabschnitts A sind an den beim Einstecken vorlaufenden Enden, wie bei 226a angedeutet, in Einsteckrichtung konisch ausgebildet, wodurch das Einschieben der Kontaktstift-Baugruppe in die Steckerbuchse 214 erleichtert und ein Verfangen am Eingang der Steckerbuchse vermieden wird.
- Der Grundstift 210 besteht bevorzugt aus Messing oder Bronze. Die Blattfedern 220 bestehen aus Phosphorbronze oder Berylliumkupfer.
- Die Federcharakteristik kann auch bei dieser Ausführungsform durch den Anschlag der Federspitzen 220a an den Anschlagflächen 234 beeinflußt werden im Sinne einer grösseren Federungshärte.
- Figur 11 zeigt die Blattfeder-Baugruppen, wie sie aus einer Stanz- und Biegemaschine kommen. Man erkennt, daß aufeinanderfolgende Blattfeder-Baugruppen mit einem Verbindungsstreifen 250 zusammenhängen; dieser Verbindungsstreifen 250 liegt in einer Ebene mit den Stegen 228a. Der Verbindungsstreifen 250 ist der Rest eines Metallbands, aus dem die Blattfedern 220 ausgestanzt worden sind. Die Schenkel 228b und die Blattfedern 220 sind durch Biegen in die in Figur 11 gezeigte Form gebracht worden. An dem Schenkel 228b sind Einprägungen 252 angebracht, die das'verschweißen der Schenkel mit dem Grundstift 210 durch elektrische Ubergangsschweißung erleichtern. In dem Verbindungsstreifen 250 sind Transport- und/oder Positionierungslöcher 254 angebracht, welche die Positionierung der einzelnen Kontaktfeder-Baugruppen gegenüber den jeweils zugehörigen Grundstiften in einer Montageeinrichtung erleichtern. Es ist möglich, das Stanzen und Biegen der Blattfeder-Baugruppen gemäß Fig. 11, das Formen der Grundstifte gemäß Figuren 9 und 10 und die Montage der Blattfeder-Baugruppen auf den Grundstiften in einer einzigen Maschine durchzuführen.
- Um in der Montagestation die Blattfeder-Baugruppen leicht von dem Verbindungsstreifen 250 abtrennen zu können,, ist an den Stegen 228a eine Bruchlinie 256 vorgebildet.
- In Fig. 12 erkennt man im Schnitt eine Einrichtung zum Herstellen der Grundstifte aus einem Draht mit Quadratquerschnitt von beispielsweise 0,62 mm Seitenlänge.
- In einem Werkzeugführungskern 58 sind Prägestempel 60 und Gegenhaltestempel 62 in Radialkanälen geführt. Zum Antrieb dieser Präge- und Gegenhaltestempel 60 und 62. ist der Werkzeugführungskern 58 von einem Steuerring 64 umschlossen, dessen Antriebshebel 66 mit einer Antriebseinrichtung verbunden ist. An dem Innenumfang des Steuerrings 64 sind Steuereinsätze 68 angebracht, welche mittels Ubertragungswalzen 70 auf die Präge- und Gegenhaltestempel 60, 62 einwirken.
- Es wird ein im Querschnitt quadratischer Draht 72 senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 12 zugeführt. Sobald dieser Draht die Prägeposition erreicht hat, werden zunächst die Gegenhaltestempel 62 aus der gestrichelt gezeichneten Rückzugsposition in die mit ausgezogenen Linien gezeichneten Gegenhalteposition gebracht, in der ihr Abstand voneinander der langen Achse X des länglichen Querschnitts entspricht. Dann werden die Prägestempel 60 aus ihrer zurückgezogenen gestrichelt eingezeichneten Stellung vorgefahren, bis der Quadratquerschnitt des Drahts 72 zu dem länglichen Querschnitt flachgeprägt ist. Dabei tritt ganz von selbst die Rundung der Seitenflächen 26 ein. Gegebenenfalls kann die Bildung dieser Rundung noch durch entsprechende Gegenhalteflächen an den Gegenhaltestempeln 62 unterstützt werden.
- Die Präge- und Gegenhaltestempel können entweder durch weitere Kurvenelemente oder durch Rückstellfedern zurückgesteuert werden.
- Die Figuren 13 und 14 zeigen den Arbeitsgang zur Bildung der Nasen 36 mit Hilfe von Kerbstempeln 74. Nach Bildung der Nasen 36 ist nicht nur das Einführen der Kontaktstift-Baugruppe in die Steckerbuchse erleichtert sondern überdies ein Abheben der freien Blattfederenden 20a verhindert; diesem kommt besondere Bedeutung dann zu, wenn die Kontaktstift-Baugruppe mit den freien Federenden 20 voraus in die Steckerbuchse eingeschoben wird.
- Die Kerbstempel 74 erzeugen die Nasen 36,indem sie Kerben 76 in den Abschnitt C einprägen, wobei gleichzeitig das Material in Fig. 13 nach oben verschoben wird unter Bildung der Nasen 36.
- Wie schon gesagt, sind die erfindungsgemäßen Kontaktstift-Baugruppen insbesondere zum Einstecken in Leiterplatten bestimmt, die meistens aus Epoxyharz bestehen. Auf diesen Leiterplatten verlaufen die Leiterbahnen in einem bestimmten Raster. Die Anschlußstellen der Leiterbahnen sind durch die innen verzinnten Löcher gebildet, welche an ihrem Rand in die Leiterbahnen übergehen. In diese Löcher wird die erfindungsgemäße Kontaktstift-Baugruppe eingesteckt.
- Die mechanische Zentrierung durch die der langen Achse X zugekehrten Seitenflächen gewährleistet den exakten Sitz der Chips gegenüber den Leiterplatten.
- Selbst wenn durch diese Seitenflächen Zinn ausgeräumt wird, stellen die Blattfedern auch bei Vibration einen ständigen guten Kontakt zur Leiterplatte her, wobei davon auszugehen ist, daß die Blattfedern, selbst wenn sie beim Einstecken teilweise plastisch verformt werden, noch mit Vorspannung an der verzinnten Innenumfangsfläche der Löcher in der Leiterplatte anliegen. Die Schrägen bei 226a in Fig. 10 verhindern überdies das Abstreifen des Zinns auch in demjenigen Bereich der verzinnten Löcher, in dem die-Seitenflächen 226 zur Anlage kommen, so daß regelmäßig auch im Bereich der Seitenflächen 226a mit einer elektrischen Verbindung gerechnet werden kann, obwohl diese im Hinblick auf den großflächigen und elastischen Kontakt der Blattfedern 220 mit den verzinnten Innenumfangsflächen der Löcher grundsätzlich nicht notwendig ist.
- Das Herstellungsverfahren mit der Einrichtung gemäß Fig. 12 erlaubt eine rasche Herstellung der Grundstifte in Massenfertigung. Gleichwohl wird die erforderliche Präzision durch die exakte Werkzeugbewegung gewährleistet; Werkzeugdehnungen sind nicht möglich, da alle Bewegungsabläufe innerhalb des Steuerrings 64 stattfinden. Die Kraftübertragung über die Walzen 70 sorgt für die Ausschaltung jeglichen Spiels.
- Der Streifen 250 gemäß Fig. 11 erleichtert die Montage.
- In Fig. 3 sind-die Schweißstellen bei 78 angedeutet. In Fig. 15 ist eine weitere Ausführungsform einer Kontaktstiftbaugruppe dargestellt; analoge Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 6, jeweils vermehrt um die Zahl 300.
- In dieser Ausführungsform sind die Kontaktbiegefedern 320 mit einer badewannenförmigen Wölbung 320g ausgeführt, deren Längsrandbereiche 320f an den Seitenflächen 324 anliegen. An den Enden der badewannenförmigen Wölbung 320 sind Endflansche 320h angebracht, die durch Punktschweißstellen 352 auf den Seitenflächen 324 befestigt sind. Mit den badewannenförmigen Wölbungen 320g können große elastische Kontaktkräfte auf die Steckbuchse 318 übertragen werden.
- Zu beachten ist, daß der obere Abschnitt B des Grundstifts mit einem Drahtanschluß 301 nach dem Wire-Wrap-Verfahren verbunden ist. Im Hinblick auf die beim Anbringen der Drahtwindungen 301 auftretenden Torsionskräfte auf den Grundstift C sind die Übergänge 303 und. 305 der Seitenflächen 324 bzw. 326 möglichst stetig ausgeführt.
- Es ist nicht unbedingt erforderlich, die Kontaktbiegefedern 320 an beiden Enden festzuschweißen. Im Hinblick auf einen Längenausgleich bei der Zusammenpressung der Kontaktbiegefedern 320 ist es denkbar, jeweils nur an einem Ende eine Schweißpunktstelle vorzusehen. Wie ohne weiteres ersichtlich, sind die Endwölbungen 320i so ausgeführt, daß sie leicht in die Steckbuchse 318 hineinfinden können. Auch die Rundung des unteren Endflansches 320h kann die Einführung in die Steckbuchse 318 begünstigen.
- In der Fig. 18c, die einen Ausschnitt aus dem Fortlaufbild der Fig. 18 ist, erkennt man am linken Ende eine Kontaktstiftbaugruppe gemäß Fig. 15 wieder. Zwei aufeinanderfolgende Grundstifte 310 sind in Fig. 18c durch ein Trägerband 307 miteinander verbunden. Das Trägerband 307 ist einstückig mit den Kontaktbiegefedern 320, die in der Fig. 18c für die Vorderseite mit 320k und für die Rückseite der Grundstifte mit 3201 bezeichnet sind; entsprechend sind die Seitenflächen 324 der Vorderseite mit 324k und der Rückseite mit 3241 bezeichnet. Die Kontaktbiegefeder 3201 ist mit dem Trägerband 307 über ein erstes Verbindungsband 309 verbunden, das aus einem ersten Bandabschnitt 309a und einem zweiten Bandabschnitt 309b besteht. Die Ebene des Trägerbandes 307 ist parallel zur Längsachse des Grundstifts 310. Der erste Bandabschnitt 309a erstreckt sich im fertiggebogenen Zustand gemäß der linken Darstellung der Fig. 18d senkrecht zur Längsrichtung des Grundstifts 310 während der zweite Bandabschnitt 309b gegen die Längsrichtung des Grundstifts 310 geneigt ist. Zwischen der Kontaktbiegefeder 3201 und dem zweiten Bandabschnitt 309b ist eine Sollbruchstelle 309c vorgesehen. Das erste Verbindungsband 309 liegt in einer zu dem Trägerband 307 senkrechten Ebene E1..-
- Die Kontaktbiegefeder 320k ist mit dem Trägerband 307 durch ein zweites Verbindungsband 311 verbunden. Dieses Verbindungsband 311 besteht aus einem mehrfach abgewinkelten Band abschnitt 311a,b und einem Fortsetzungsband 311c. Der abgewinkelte Bandabschnitt.311a, b setzt an das Trägerband 307 an und liegt in einer Ebene E2, die gegenüber der Ebene E1 in Längsrichtung des Trägerbands 307 versetzt ist und seitlich neben dem Grundstift 310 liegt. Der Fortsetzungsbandabschnitt 311c liegt im wesentlichen parallel zur Laufrichtung LR des Trägerbands 307 und schließt einerseits an das abgewinkelte Band 311a, b und andererseits an die Kontaktbiegefeder 320k an. Sollbruchstellen sind bei 311d und 311e vorgesehen. Der Teilabschnitt 311a schließt mit der Ebene des Trägerbands 307 einen spitzen Winkel ß ein. Der Teilabschnitt 311b schließt mit dem Teilabschnitt 311a im fertiggebogenen Zustand gemäß der linken Hälfte der Fig. 18c einen Winkel e ein. Der Teilabschnitt 311a läuft von dem Trägerband 307 kommend über die Seitenfläche 324k nach vorne hinaus und der Teilabschnitt 311b läuft dann vom Ende des Teilabschnitts 311a bis in die Ebene der Seitenfläche 324k zurück.
- An dem Trägerband 307 sind Lappen 313 angesetzt, die zusammen mit dem Trägerband 307 ein U-Profil ergeben, wie insbesondere aus Fig. 19 zu ersehen.
- Fig. 20 zeigt eine Ansicht des fertigen Magazinbandes. Fig. 19 zeigt die steife Verbindung der Kontaktstifte 310 mit dem Trägerband 307 durch die beiden Verbindungsbänder 309 und 311. Fig. 18b und 20 lassen ferner sogenannte Pilotlöcher 315 in dem Trägerband 307 erkennen. Diese Pilotlöcher dienen der Fortschaltung des Trägerbandes in einer Bearbeitungsmaschine.
- Die Fig. 18a und 18b zeigen das Entstehen des Magazinbandes gemäß Fig. 18c aus einem zunächst flachen Blechband 317. Aus diesem Blechband 317 werden zunächst die Pilotlöcher 315 ausgestanzt, um dann das registerhaltige Schalten des Blechbandes während der weiteren Bearbeitungsstationen in der Bandstanz- und Biegemaschine zu ermöglichen. Dann werden die Fenster 319 ausgestanzt wegen des Auswölbens der Wölbungen 320g, der Kontaktbiegefedern 320k und 3201. Es wird nun auf Fig. 24 verwiesen. Mittels eines Stanzstempels 321 werden die Fenster 319 aus dem Blechband 317 ausgestanzt. Die zwischen aufeinanderfolgenden Fenstern 319 stehengebliebenen Stege 323 werden sodann zwischen einer unteren Klemmplatte 325 und einer oberen Klemmplatte 327 in Ihren Randbereichen 323a festgeklemmt, worauf ein Wölbungsstempel 329 die Wölbung 320g im Mittelbereich des Steges 323 erzeugt. Die Klemmkraft zwischen den Klemmbacken 325 und 327 wird dabei so eingestellt, daß die Randbereiche 323a der Stege 323 zwischen den Klemmbacken 325, 327 bei der Auswölbung nachgezogen werden können, gleichwohl aber eine ausreichende Spannung in dem Wölbungsbereich 320g in Richtung des gekrümmten Pfeiles 331 erzeugt wird. Eine wesentliche Materialstärkenreduzierung findet deshalb in dem Wölbungsbereich 320g nicht statt.
- Wie aus Fig. 24 zu ersehen, werden dann in einer weiteren Stanzstation (linker Bereich der Fig. 24) die Randbereiche 323a der Stege 323 von den Wölbungsbereichen 323g durch einen Beschneidungsstempel 333 abgeschnitten. Der Beschneidungsstempel 333 kann Teil eines Schnittwerkzeugs sein, das auch die Freilegung des Trägerbandes 307 und der Verbindungsbänder 309, 311 sowie der Lappen 313 innerhalb eines noch zusammenhängenden Filigranbandes gemäß Fig. 18a bewirkt.
- Fig. 18b zeigt, wie aus dem in Fig. 18a mit strichpunktierten Linien angedeuteten Filigranband durch mehrere Biegeoperationen der Übergang zu dem Zustand der Fig. 18c rechts und letztlich zu dem Zustand der Fig. 18c links erfolgt. Im Zuge dieses Übergangs werden die Kontaktstifte 310, die in Pfeilrichtung 335 zugeführt werden, mit den beiden Kontaktbiegefedern 320k und 3201 verschweißt.
- Wie aus Fig. 24 ersichtlich, entstehen in den Kantbereichen der Wölbungen 320g scharfe Grade 320m.
- In Fig. 21 ist die aus Fig. 24 entstandene Form der Wölbung 320g vergrößert dargestellt. Bei dieser Ausführungsform sind jedoch die Grade 320m unterdrückt. Die Innenseite 320a der Wölbung 320g setzt sich zusammen aus einem konkaven Scheitelbereich 320n und konvexen Randbereichen 320p. Diese konvexen Bereiche 320p liegen an den als Dachflächen ausgestalteten Seitenflächen 324 an. Bei dieser Kombination von Formgebung der Seitenfläche 324 und Formgebung der Wölbungskanten ist ein eingrabungsfreies Gleiten der Wölbungskanten 320f auf den dachförmigen Seitenflächen 324 gewährleistet, so daß die an dieser Stelle auftretende Reibung nichts wesentliches zur Erhöhung der Federkraft in der Kontaktbiegefeder 320 beiträgt. Verantwortlich für eine hohe Kontaktfederkraft ist hier ausschließlich die Geometrie der Wölbung und die Reckorientierung in dem Wölbungsbereich. Zur Erläuterung der Geometrie des Wölbungsbereichs 320g ist der mittlere Krümmungskreis 320q eingeführt, der etwa in der Mitte zwischen der äußeren Fläche 320b und der inneren Fläche 320a liegt. Dieser Krümmungskreis 320q hat einen Krümmungsradius r. Die Länge des Krümmungsradius r beträgt etwa 1/2 der halben Länge der langen Achse X. Der Abstand des Krümmungsmittelpunkts M von der Seitenfläche 324 ist etwa 1/3 des Krümmungsradius r.
- Die äußeren Randbereiche der Außenseite 320b sind mit 320ba bezeichnet; sie sind vom Schnittvorgang gemäß der linken Hälfte der Fig. 24 her im wesentlichen parallel zu der kurzen Querschnittsachse Y.
- Fig. 22 zeigt die Anpassung der äußeren Fläche 320b an den Umriß der Steckbuchse 318 bei einer Verformung der Biegefedern 320 durch Einstecken in die Steckbuchse 318.
- Die Ausführungsform gemäß Fig. 23 unterscheidet sich von derjenigen gemäß Fig. 21 dadurch, daß die Seitenflächen 424 als Flachrinnenflächen ausgeführt sind. Gleichzeitig sind hier die Randgrate 420m stehengeblieben, so daß ein sehr hoher Reibungskoeffizient zwischen den Randgraten 420m und den Flachrinnenflächen 424 besteht und beim Flachdrücken der Kontaktbiegefedern 420 ggf. sogar eine Spanablösung erfolgen kann, wie in Fig. 23 dargestellt.
- In Fig. 25 ist das Schema.einer Bandstanz- und Biegemaschine 337 dargestellt. Man erkennt dort einen Bandma- terialvorrat 339 , von dem das Blechband 317 abläuft. In einer Stanz- und Wölbungseinheit 341 erfolgen die Stanz- und Wölbungsvorgänge entsprechend Fig. 18a und rechte Hälfte der Fig. 18b. Durch schematisch angedeutete Biegeeinheiten 343 erfolgen die Biegevorgänge gemäß linke Hälfte der Fig. 18b und rechte Hälfte der Fig. 18c. Die Grundstifte werden senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 25 etwa bei 345 zugeführt. Das fertige Magazinband wird dann auf eine Vorratsspule 347 aufgerollt.
- Gemäß Fig. 26 wird ein Magazinband, wie es in Fig. 19 und 20 dargestellt ist, in einen Grundstiftaufnahmeträger 349 eingestoßen, der mit schematisch angedeuteten Steckbuchsen 318 ausgeführt ist. Vor diesem Einstoßvorgang wurden bereits die zweiten Verbindungsbänder abgebrochen, so daß nur noch die ersten Verbindungsbänder 309 bestehen, welche die Kontaktstifteinheiten an dem zu einem U-förmigen Führungsprofil ergänzten Trägerband 307 halten. Das Einstoßen erfolgt durch Einstoßestempel 351. Bei diesem Einstoßvorgang tritt ggf. nach einer Verbiegung der ersten Verbindungs bänder 309 ein Bruch an der Sollbruchstelle 309c ein. Das Trägerband 307 ist in einer Führungsbahn 353 der Vorrichtung geführt. Es ist auch möglich, nach teilweisem Einstoßen der Kontaktstift-Baugruppen in die Buchsen 318 das Trägerband 307 beispielsweise mittels eines Hilfswerkzeugs unter Brechung der Sollbruchstellen 309c reißverschlußartig abzureissen.
- Gemäß Fig. 27 sind an beiden Enden eines Grundstifts 510 Lötfahnen 555 und Steckkontakte 557 angebracht, nur um die vielseitige Ausgestaltungsmöglichkeit der Grundstifte 510 mit erfindungsgemäßen Kontaktbiegefedern 520 zu veranschaulichen.
- In Fig. 28 ist eine Mehrschichtleiterplatte mit 359 bezeichnet. Diese Mehrschichtleiterplatte 359 besteht aus drei Schichten 359a, 359b und 359c. Auf jeder dieser Schichten sind Leiterbahnen. Jede dieser Leiterbahnen wird von einem sämtliche/Schichten durchsetzenden Steckloch 363 durchsetzt. Die Grundstifte 310 greifen mit ihren Kontaktfedern 320 je nach der Lage der Leiterbahnen auf den verschiedenen Schichten in verschiedener Höhenlage der Stecklöcher an den Leiterbahnen an. Die Grundstifte 310 können beispielsweise an einem Chip 365 befestigt sein. Die Federn liegen dank ihrer Form an jeder Schicht mit dem gewünschten Kontaktdruck an, so daß es z. B. auch möglich ist, Leiterbahnen verschiedener Etagen elektrisch miteinander zu verbinden, auch dann, wenn die Lochweite in den verschiedenen Etagen Toleranzen hat. Das Ausmaß der Flachpressung der Federn kann nämlich von Etage zu Etage variieren.
- Die Grundstifte 310 gemäß Fig. 21 bis 23 können beispielsweise aus Phosphorbronze oder Berylliumkupfer hergestellt sein. Die Kontaktbiegefedern sind vorzugsweise aus rostfreiem Stahl hergestellt und mit Kupfer überzogen. Zu den Maßverhältnissen gilt das im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 bis 29 gesagte.
- Die Schnittdarstellung der Fig. 29 ist nach einem Schliffbild gezeichnet worden. Man erkennt, daß die Federn 620, die beispielsweise aus V2A-Stahl hergestellt sind, mit Kupferschichten 621 überzogen sind. Diese Kupferschichten sind im Vergleich zum Werkstoff des Kontaktstifts 610 relativ weich, so daß sie sich beim Flachdrücken der Federn 620 deformieren können, wie aus Fig. 29 zu ersehen. Tatsächlich wurde festgestellt, daß sich die Randbereiche der am Grundstift 610 anliegenden Kupferschichten 621 aus der durch die gestrichelte Linie dargestellten ursprünglichen Form zu der mit ausgezogenen Linien dargestellten Fußform quetschen lassen. Diese Fußform sorgt für eine relativ großflächige Anlage zwischen den grundstiftseitigen Kupferschichten 621 und dem Grundstift 610 mit der Folge eines geringen Ubergangswiderstands an den Berührungsstellen und entsprechend geringem Spannungsabfall. Diese Erscheinung ist unabhängig davon, ob an den Kanten der Federn 620 Grate vorhanden sind, wie in Fig. 24 bei 320m angedeutet, oder nicht.
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